大港南部油區管線腐蝕因素分析及對策研究

喬長青

（天津儲氣庫分公司，天津 300280）

0 引言

大港油田南部油區地質條件復雜，具有高溫高鹽的特點，平均溫度大于90℃，平均礦化度大于20000mg/L，復雜的條件導致油氣集輸過程中對管線腐蝕特別嚴重。近年來，強腐蝕管道占比達到32%，特別嚴重的小大站、官大站平均腐蝕速度已經超過1.3mm/a，遠遠高于指標要求，不僅導致每年投入大量的管線維護費用，嚴重的管線出現穿孔影響整個系統的運輸，制約整個油區的生產運行。因此開展南部油區管線腐蝕研究，尋找腐蝕原因并提出治理對策。

1 管線腐蝕因素分析

1.1 Cl離子腐蝕

南部油區水中Cl離子含量超過10000mg/L，氯離子是一種侵蝕性很強的陰離子，其可以引發許多合金或金屬的點蝕發生。Cl離子的原子半徑小，具有很強的穿透能力，在管線的氧化膜薄弱處會吸附并發生水解反應[1]，這種情況會導致管線出現嚴重的點蝕，是管線出現穿孔的主要因素。

1.2 細菌腐蝕

通過實驗測定南部油區產出水中硫酸鹽還原菌的濃度大于20000個/mL，通過實驗可知，水中硫酸鹽還原菌濃度大于500個/mL以后，管線腐蝕速率出現明顯增加，從0.12mm/a增加到1.35mm/a，這是由于硫酸鹽還原菌在一定條件下能夠將硫酸根離子還原成二價硫離子，進而形成副產物硫化氫[2]，對金屬有很大腐蝕作用，所以也會造成對管線的腐蝕。

1.3 氧腐蝕

在油氣集輸過程中，不可避免的會進行操作導致空氣進入管線，空氣中的氧氣會加速管線腐蝕，其原因是氧氣會與硫酸亞鐵物質發生反應，生成二氧化碳和氧化鐵等產物，在氧氣作用下金屬物質最后又轉化成了氧化物，這個循環就導致管線金屬物質過少，從而導致腐蝕的加快[3]。

氧還原的總反應：

可能分成下列幾個基本的步驟：

1.4 二氧化碳和硫化氫腐蝕

在油氣集輸過程中，會產生一定量的二氧化碳和硫化氫，這兩種物質共存則會發生腐蝕。其中硫化氫會與管道中的鐵發生反應，從而生成硫化鐵，而二氧化碳和硫化氫進行混合后，就會產生相應的化學反應，生成碳酸亞鐵。根據數據統計結果，管線中有接近20%的區域會產生硫化亞鐵物質，30%區域會產生了碳酸亞鐵物質，剩余都是硫化氫和二氧化碳進行交替而產生的腐蝕。

2 管線腐蝕治理對策

2.1 不同材質管線的防腐性能

為進一步優選適合于南部油區的管線材質，在室內開展物理模擬實驗對不同材質管線進行腐蝕測定實驗，對比6種材質管線的耐腐蝕性，從而優選適合于南部油區的管線材質。304L材質腐蝕速率遠遠低于其他材質，20#材質腐蝕速率高于304L，但遠遠低于其他材質腐蝕速率，綜合整體的成本考慮南部油區優先選擇20#鋼材作為管材材質。

2.2 新型緩蝕劑

選擇DGHS-1、DGHS-2、DGHS-3三種新型緩蝕劑開展實驗，從實驗數據可以看出，三種新型緩蝕劑的加入會大大降低管線的腐蝕速度，隨著濃度的增加，三種新型緩蝕劑對管線的保護作用增強，濃度加量達到0.3%后，繼續增加緩蝕劑加量，管線的腐蝕速率降低幅度減小，所以緩蝕劑加入濃度最佳值為0.3%。在相同濃度條件下對比，三種緩蝕劑DGHS-2的緩釋效率遠遠高于其他兩種，在0.3%濃度加量下，加入DGHS-2的管線腐蝕速率為0.0795mm/a，遠遠低于其他兩種緩釋的0.1254mm/a和0.1252mm/a，綜合以上分析推薦大港南部油區可以使DGHS-2作為管線緩蝕劑。

3 結語

（1）大港南部油區導致管線腐蝕的因素有Cl離子腐蝕、細菌腐蝕、氧腐蝕、二氧化碳和硫化氫腐蝕；

（2）南部油區優先選擇20#鋼材作為管材材質能夠有效降低腐蝕速率；

（3）新型緩蝕劑DGHS-2與南部條件配伍性較好，能有有效提高管線使用壽命。